TWI455161B - 電磁致動器、台座裝置及微影裝置 - Google Patents

電磁致動器、台座裝置及微影裝置 Download PDF

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Johannes Petrus Martinus Bernardus Vermeulen
Gerard Johannes Pieter Nijsse
Yang Shan Huang
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Boeij Jeroen De
Maarten Hartger Kimman
Wei Zhou
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Description

電磁致動器、台座裝置及微影裝置
本發明係關於一種電磁致動器、一種台座裝置及一種微影裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在此狀況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。習知微影裝置包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
為了準確地控制圖案化器件相對於晶圓或基板之位置，微影裝置通常具備用於定位(例如)固持圖案化器件或基板之物件台之一或多個定位器件。此等定位器件可(例如)包含用於物件台或支撐件之準確(短衝程)定位之一或多個線 性致動器，諸如，勞侖茲(Lorentz)致動器。在此狀況下，此勞侖茲致動器之第一構件(包含一或多個永久磁鐵且視情況包含磁軛)安裝至需要定位之物件台或支撐件，而該致動器之第二構件(包含用於產生磁通量之線圈且視情況包含磁軛)安裝至長衝程移動器。此致動器經組態以在第一構件與第二構件之間產生力，該力僅僅取決於供應至線圈之電流且因而獨立於第一構件相對於第二構件之位置。在使用勞侖茲致動器之情況下，可在該致動器之指定操作範圍內近似此力特性。
在微影裝置中，準確定位及產出率(例如，被表達為每小時可處理之晶圓之數目)兩者可被認為同等地重要。為了獲得高產出率，需要大功率的致動器及馬達，從而實現物件台之高加速度及減速度，藉此縮減連續曝光之間的任何閒置時間。為了滿足此等要求，觀測到，相比於諸如可變磁阻致動器的其他類型之致動器，已知勞侖茲致動器被發現具有相當小的力密度或力相對於耗散。已觀測到，此勞侖茲致動器之第一構件(包含一或多個永久磁鐵且視情況包含磁軛)具有相當大的體積及質量，從而引起相當高的總質量被定位器件之線性致動器位移。另外，此等致動器被發現具有相當高的電功率要求(且因此具有相當高的耗散)，此情形可不利地影響放大器需求。相比於勞侖茲致動器，可變磁阻致動器將實現改良型力密度，而同時縮減該致動器之(移動)質量及耗散位準。然而，已知可變磁阻致動器遭受如下缺點：致使準確力控制困難，此係因為 致動器力強烈地取決於可變磁阻致動器之磁性構件之相對位置。另外，已觀測到，已知可變磁阻致動器可遭受具有相當高的串擾，亦即，除了在所要方向上產生力以外，所知之可變磁阻致動器亦可遭受產生干擾力及/或扭轉，其致使更難以使用此等致動器來獲得(例如)物件台之準確定位。一般而言，此串擾取決於致動器之第一構件與第二構件之間的相對位置。因而，在使用已知可變磁阻致動器之情況下，可能難以在施加某一磁化電流時預測致動器回應。因而，補償被稱作串擾之此等經產生干擾力及/或扭轉亦可能困難，藉此不利地影響可獲得之定位準確度。
需要提供一種至少部分地克服所提及缺點中之一或多者之電磁致動器。
根據本發明之一實施例，提供一種電磁致動器，該電磁致動器包含：第一磁性構件及第二磁性構件，其係相對於彼此而可位移以提供一磁性電路；一線圈，其經組態以在使用時接收一電流以產生通過該磁性電路之一磁通量，藉此在一第一方向上在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間產生一力，該磁通量在使用時經由實質上平行於該第一方向的該第一磁性構件之一末端部分而在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間轉移，其中該磁通量轉移通過之該末端部分之一表面面積小於該通量轉移通過之該第二磁性構件之一對向面積。
在另一實施例中，提供一種微影裝置，該微影裝置包 括：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上，其中該裝置進一步包含根據本發明之一實施例之一致動器，該致動器經組態以定位該支撐件或該基板台。
在另一實施例中，提供一種經配置以將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上之壓印微影裝置，其中該裝置進一步包含根據本發明之一實施例之一或多個致動器。
在又一實施例中，提供一種電磁致動器，該電磁致動器包含：第一磁性構件及第二磁性構件，其係相對於彼此而可位移且經配置以提供用於一磁通量之一磁性電路；一線圈，其經組態以在使用時接收一電流以產生通過該磁性電路之該磁通量，藉此在一第一方向上在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間產生一力，該磁通量在使用時通過該第一磁性構件之一第一表面及該第二磁性構件之一第二表面而在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間轉移，該第一表面及該第二表面係藉由一氣隙分離；一永久磁鐵，其經配置以提供通過該磁性電路之一額外磁通量，其中該額外磁通量經配置以在實質上平行於該第一方向之一方向上穿越使該第一磁性構件與該第二磁性構件分離之該氣隙。
在又一實施例中，提供一種器件製造方法，該器件製造 方法包含將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上，其中該方法進一步包含在該圖案之該轉印之前使用根據本發明之一實施例之一或多個致動器來定位該圖案化器件或該基板。
現在將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或任何其他合適輻射)；光罩支撐結構或圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器件PM。為了準確地定位圖案化器件，定位器件PM可經裝備有根據本發明之一或多個致動器，下文提供關於此等致動器之更多細節。該裝置亦包括基板台(例如，晶圓台)WT或「基板支撐件」，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器件PW。該裝置進一步包括投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用以引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其 他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中創製圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所創製之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光 束。傾斜鏡面在藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸沒液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙台座)或兩個以上基板台或「基板支撐件」(及/或兩個或兩個以上光罩台或「光罩支撐件」)之類型。在此等「多台座」機器中，可並行地使用額外台或支撐件，或可在一或多個台或支撐件上進行預備步驟，同時將一或多個其他台或支撐件用於曝光。
微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可藉由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充在投影系統與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，在圖案化器件與投影系統之間的空間。浸沒技術可用以增大投影系統之數值孔徑。如本文所使用之術語「浸沒」不意謂諸如基板之結構必須浸漬於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源及微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括經組態以調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA之情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器件PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器件PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或 在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器件PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。此短衝程模組可包含根據本發明之一或多個致動器。相似地，可使用長衝程模組及短衝程模組(例如，包含根據本發明之一或多個致動器)來實現基板台WT或「基板支撐件」之移動，短衝程模組形成第二定位器PW之部件。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化器件對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT或「光罩支撐件」及基板台WT或「基板支撐件」保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT或「基板支撐件」在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制 單次靜態曝光中所成像之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT或「光罩支撐件」及基板台WT或「基板支撐件」(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT或「基板支撐件」相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT或「光罩支撐件」之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT或「光罩支撐件」保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT或「基板支撐件」。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT或「基板支撐件」之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
圖2示意性地描繪可應用於定位目的之習知電磁致動器100。所描繪之致動器包含第一磁性構件110(例如，包含鐵磁性材料)及第二磁性構件120(例如，包含鐵磁性材 料)，該等磁性構件經配置以形成藉由點線130示意性地指示之磁性電路。致動器進一步包含圍繞第二磁性構件之支腿150.1及150.2而纏繞之兩個線圈140.1及140.2。
當在使用期間線圈被供給能量(亦即，具備電流)時，在第一磁性構件與第二磁性構件之間產生藉由F指示之吸引力。因而，一般而言，使用此等致動器中之僅一者不會適於在(例如)如所指示之Y方向上之雙向定位。
為了獲得物件(例如，如上文所描述之支撐件或基板台)之雙向定位，吾人可將一對此等致動器配置於物件之對置側上。
或者，磁阻型致動器可具備永久磁鐵，永久磁鐵提供通過連接第一構件及第二構件之磁性電路之額外磁通量。藉此，可產生雙向力。圖3中示意性地展示與永久磁鐵組合之此磁阻致動器之實例(在下文中亦被稱作混合致動器)。如圖3示意性地所示之混合致動器200包含第一磁性構件210及第二磁性構件220，第二磁性構件220包含三個支腿，藉以，中間支腿具備永久磁鐵260。第二磁性構件之外部支腿具備線圈240.1及240.2，線圈240.1及240.2經組態以在連接第一磁性構件與第二磁性構件之磁性電路230中產生磁通量。如圖所示之永久磁鐵260在如示意性地所指示之磁性電路270.1及270.2中提供額外磁通量。如圖所示之配置使能夠藉由向致動器之線圈240.1及240.2適當地供給能量而在第一磁性構件210上產生雙向力(藉由圖3中箭頭280指示)。
如圖2及圖3所示之致動器之缺點在於：可發生大量串擾。在此文件之涵義內，串擾用以表示在非驅動方向上(寄生)扭轉分量或力分量之發生，或當第一磁性構件及第二磁性構件係在驅動方向上相對於彼此而位移時此等扭轉或力分量之變化。熟習此項技術者應認可到，此串擾之發生可妨礙使用此等致動器對物件之準確定位。當第一磁性構件及第二磁性構件係在圍繞標稱位置之操作範圍內相對於彼此而位移時，此位移應不引起串擾或引起在驅動方向(例如，圖2中之Y方向)上經產生力之變化。關於後者，值得提及到，在某一程度上，磁阻型致動器或混合型致動器將總是具有在驅動方向上之位置相依致動器力(如圖2所指示之力F)。下文提供關於可如何適應此相依性之另外細節。關於如示意性地所示之混合致動器，可進一步提及到，如圖所示之致動器具有如下另外缺點：在實質上垂直於驅動方向(驅動方向為用於如圖3所示之致動器之X方向)之方向上在第一磁性構件與第二磁性構件之間產生偏置力。如下文更詳細地所解釋，此係歸因於如下事實：如藉由永久磁鐵產生之額外磁通量在垂直於驅動方向之方向上自第一構件穿越至第二構件(或反之亦然，其取決於該磁鐵之定向)。明確言之，藉由永久磁鐵260產生之額外磁通量沿著Y方向實質上穿越氣隙290(見圖3)。另外，熟習此項技術者應理解，經產生偏置力亦可取決於第一磁性構件相對於第二磁性構件之位置且因而有貢獻於前述串擾。
為了減輕所提及缺點中之一或多者，本發明之一實施例 提供一種提供縮減串擾之電磁致動器。
圖4中示意性地描繪此致動器之實施例。
如圖4示意性地所示之電磁致動器300為磁阻型致動器，相似於如圖2所示之致動器，磁阻型致動器具有第一磁性構件310及第二磁性構件320，第二磁性構件320具備圍繞該第二磁性構件而纏繞之兩個線圈340.1及340.2以在使用時產生通過藉由點線330示意性地指示之磁性電路之磁通量。應注意，單一線圈亦將適於產生通過該電路之磁通量。歸因於磁通量，可產生在第一磁性構件與第二磁性構件之間操作之力F，力F在為如圖所示之該圖中之Y方向的方向(亦被稱作驅動方向)上起作用。在使用期間，磁通量係通過第一磁性構件310之第一表面312及第二磁性構件320之第二表面322而在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間轉移，該第一表面及該第二表面係藉由氣隙390分離。
根據本發明之一實施例，第一表面312及第二表面322係相對於彼此而配置，使得該第一表面之外部尺寸在實質上垂直於第一方向之第二方向上延伸超出該第二表面之外部尺寸。參看圖4，第二方向可(例如)對應於X方向，在此狀況下，可看出，第一表面之外部尺寸L1延伸超出第二表面之外部尺寸L2。或者或此外，第二方向可同等地對應於Z方向，在此狀況(如圖4之右邊所示)下，第一表面312之外部尺寸L3延伸超出第二表面322之外部尺寸L4。根據本發明之一實施例，外部尺寸用以表示在使用時有貢獻於磁通 量自一磁性構件至另一磁性構件之轉移之該或該等表面的總外部長度或尺寸。因而，在圖4所示之實施例中，外部尺寸L2對應於在X方向上第二磁性構件之外部尺寸，而可看出，在X方向上表面322之增加長度較小。在圖5中，展示第一磁性構件410具有第一表面412且第二磁性構件420具有第二表面422之致動器配置之一些另外實例，該第一表面之外部尺寸L5延伸超出該第二表面之外部尺寸L6。為了清晰性起見，未展示可安裝至第一磁性構件或第二磁性構件之一或多個供給能量線圈。
在一實施例中，第二磁性構件包含C型鐵心或E型鐵心。
在圖6a中，示意性地展示電磁致動器500(混合型致動器)之實施例。相似於圖3所示之混合型致動器，如圖所示之致動器包含第一磁性構件510及第二磁性構件520，第一磁性構件510及第二磁性構件520形成經由氣隙590而耦合該第一磁性構件及該第二磁性構件之磁性電路530。在如圖所示之實施例中，第一磁性構件510包含第一部件510.1及第二部件510.2，第二磁性構件520配置於該第一磁性構件之該等部件之間。該致動器進一步包含經配置以提供額外磁通量570.1及570.2之永久磁鐵560。對比於如圖3所示之致動器配置，根據本發明之一實施例的混合致動器之永久磁鐵560經配置成使得額外磁通量在實質上平行於第一方向(驅動方向，其為用於如圖所示之配置之X方向)之方向上穿越使第一磁性構件與第二磁性構件分離之氣隙590。 藉此，在相當大的程度上，可減輕產生偏置力之缺點。可藉由規定如下情形來獲得如圖3所示之致動器之串擾的進一步改良：第一磁性構件510之第一表面512及第二磁性構件520之第二表面522係相對於彼此而配置，使得該第一表面之外部尺寸L7在實質上垂直於第一方向之第二方向(如圖所示之配置中之Y方向)上延伸超出該第二表面之外部尺寸L8。相似於圖3之配置，圖6a之混合致動器藉由向該致動器之線圈540中之一或多者適當地供給能量而實現雙向致動。
一般而言，為了提供物件(諸如，微影裝置中之物件台)之準確定位，較佳的是以使得包含致動線圈之致動器部件不安裝至物件之方式將致動器安裝至物件。在圖6a之實施例之狀況下，第一磁性構件(包含部件510.1及510.2)將因此安裝至需要定位之物件。在此配置中，磁性部件510.1及510.2兩者將因此與物件一起移動，且致動器將因此必須經定尺寸以亦使此等部件加速或減速(與物件組合)。然而，應注意，本發明不限於致動器至待位移物件之特定安裝。因而，如圖6a所示之致動器之第二磁性部件(或如圖6c所示之致動器之第一磁性構件(見下文))可同等地安裝至待位移物件。另外，在此配置中，取決於所需力之方向，力被致動器施加於物件上之位置將變化。
圖6b中說明此情形，圖6b展示如圖6a所示之混合致動器之兩個操作模式。在圖6b之上部部分所示之第一操作模式中，線圈540之供給能量係使得藉由經供給能量線圈及永 久磁鐵560產生之合成磁通量575僅使第二磁性構件520與第一部件510.1實質上連結，從而引起在第二磁性構件520與第一部件510.1之間所施加之吸引力F。在圖6b之下部部分所示之第二操作模式中，線圈540之供給能量係使得藉由經供給能量線圈及永久磁鐵560產生之合成磁通量575僅使第二磁性構件520與第二部件510.2實質上連結，從而引起在第二磁性構件520與第二部件510.2之間所施加之吸引力F。藉由將第一部件及第二部件(510.1及510.2)安裝至待定位物件，如施加於該物件上之力將因此在不同位置(亦即，第一部件相對於第二部件被安裝至該物件之界面)處施加至該物件。
在圖6c中，示意性地展示根據本發明之混合型致動器之第二實施例。在此實施例中，用以將合成磁通量引導至第一磁性構件之第一部件或第二部件之致動線圈540安裝至第一磁性構件之第一部件及第二部件，而非安裝至第二磁性部件。在如圖所示之實施例中，該致動器包含：第一磁性構件，其包含第一部件510.1及第二部件510.2(其可為如圖所示之C型鐵心或E型鐵心)；及第二磁性構件520，其提供於該第一磁性構件之第一部件與第二部件之間，因此形成(以與圖6a之致動器中相似之方式)經由氣隙590而使該第一磁性構件與該第二磁性構件磁性地耦合之磁性電路。該致動器進一步包含經配置以提供額外磁通量570.1及570.2之永久磁鐵560，相似於圖6a之配置。同等地，如圖6c所示之混合致動器之永久磁鐵560經配置成使得額外磁通量 在實質上平行於第一方向(驅動方向，其為用於如圖所示之配置之X方向)之方向上穿越使第一磁性構件與第二磁性構件分離之氣隙590。藉此，在相當大的程度上，可減輕產生偏置力之缺點。相比於致動線圈540在圖6a中配置於第二磁性構件520上，在圖6c之配置中，該等線圈提供於第一磁性構件之第一部件及第二部件(510.1及510.2)上。可看出，第一部件510.1及第二部件510.2中每一者具備用於控制耦合第一磁性構件及第二磁性構件之磁通量之一對線圈。應注意，亦可施加單一線圈(而非線圈對)以獲得相同功能性。相似於圖3或圖6a之配置，圖6c之混合致動器因此藉由向該致動器之線圈540適當地供給能量而實現雙向致動。因為在圖6c之配置中線圈安裝至第一磁性構件，所以可能有利的是將第二磁性構件520安裝至待定位物件。
關於如圖6a至圖6c所示之混合型致動器，可強調以下益處：
-在一實施例中，實質上整個磁通量在移動方向(或力方向)(亦即，第一方向)上穿越在第一磁性部件與第二磁性部件之間的該(該等)氣隙，因此減輕或避免在其他方向上發生寄生力。
-藉由該或該等永久磁鐵產生之磁通量可被認為與藉由線圈產生之磁通量重合之並聯電路，使得在穿越氣隙時增加通量貢獻兩者。
-在一實施例中，如由線圈所經歷之磁通量路徑具有實質 上恆定磁阻，從而導致線圈之實質上恆定自感(亦即，實質上獨立於第一磁性部件相對於第二磁性部件之位置)，此情形對於供電給線圈之放大器之控制迴路係有益的，此係因為其實現實質上恆定增益。
一般而言，此第二磁性構件520之重量將小於圖6a所示之致動器之第一部件510.1及第二部件510.2的組合重量，因此縮減用於將所要加速度或減速度提供至物件(諸如，物件台)之所需致動器力。
另外，藉由將第二磁性構件520安裝至待定位物件，如施加於該物件上之力將因此在相同位置處(亦即，在該第二磁性構件被安裝至該物件之界面處)施加至該物件，因此避免物件台或物件台位置之變形或失真，圖6d中說明此情形。
在圖6d中，示意性地展示與如圖6c所示之類型之四個致動器910組合之物件台900的俯視圖。應注意，為了清晰性起見，僅展示致動器之第一磁性構件及第二磁性構件之外形，未展示線圈及永久磁鐵。對於該等致動器中每一者，示意性地展示將第一磁性構件耦合至第二磁性構件之合成磁通量920，連同由第二磁性構件所經歷且施加於物件台上之致動器力F。可看出，不管經產生力F之方向如何，該力係在實質上相同位置(亦即，其中第二磁性構件連接至物件台)中提供或施加於物件台上。在一實施例(圖中未繪示)中，可使用複數個致動器以驅動對應軸線。
在根據本發明之一實施例的致動器中，在第一方向(亦 即，驅動方向)上第二表面(例如，表面312或512)至第一表面(例如，表面322或522)上之投影針對在該致動器之操作範圍內第一磁性構件相對於第二磁性構件之每一位置保持於第一表面面積之外部輪廓內。因而，在該實施例中，第一磁性構件及第二磁性構件之定尺寸係使得對於在致動器之操作範圍內之每一操作點，第一磁性構件之第一表面之外部尺寸(例如，L1、L3、L7)在第二方向上延伸超出第二表面之外部尺寸(例如，L2、L4、L8(相對於L1、L3、L7))。致動器之操作範圍可(例如)藉由圍繞標稱工作點之體積(△x乘△y乘△z)描述。藉由確保第一磁性構件及第二磁性構件之定尺寸係使得對於在致動器之操作範圍內之每一操作點，第一磁性構件之第一表面之外部尺寸在第二方向上延伸超出第二表面之外部尺寸，可實現串擾之減輕。
在一實施例中，第一磁性構件之第一表面之外部尺寸在實質上垂直於第一方向及第二方向兩者之第三方向上延伸超出第二表面之外部尺寸。
在一實施例中，第一磁性構件及第二磁性構件之定尺寸係使得第一表面延伸超出第二表面達大於或等於此兩個構件之間的氣隙之標稱值之長度。因而，在假定第二表面具有n乘m之外部面積之情況下，第一表面可因此至少具有(n+δ)乘(m+δ)之外部面積，δ為在第一磁性構件與第二磁性構件之間的標稱氣隙長度。當電磁致動器施加於相當小的操作範圍(例如，△x、△y、△z<δ)內時，可觀測串擾之大量縮減。在實質上垂直於驅動方向之方向上之操作範圍相 當大的狀況下，可能需要甚至進一步增大第一表面之外部面積。
在一實施例中，致動器(圖4及圖5之磁阻型致動器，或圖6a或圖6c之混合型致動器)旋轉地對稱，藉以，對稱軸線實質上平行於驅動軸線，亦即，平行於驅動方向之軸線。圖7中示意性地展示此配置，藉以，700表示對稱軸線。在圖7中，進一步展示通過永久磁鐵660以及第一磁性構件610.1、610.2及第二磁性構件620之磁通量之模擬。可藉由將電流供應至致動器之線圈640中之一者來控制在第一磁性構件與第二磁性構件之間所產生之電磁力。在此旋轉對稱設計中，可能較佳的是使用燒結磁性材料，而非使用層壓材料，此係因為在旋轉對稱設計中不容易施加層壓材料。
在一實施例中，該等致動器中之一或多者施加於用於定位物件之台座裝置中，台座裝置包含經組態以安裝物件之台。在此實施例中，一或多個致動器之第一磁性構件可安裝至台。
關於根據本發明之一實施例的致動器之機電屬性，值得提到以下態樣：
-根據本發明之一實施例的致動器類型兩者提供高力對質量比(尤其是相對於第一磁性構件之質量)，一般而言，此構件安裝至待位移物件，而供給能量線圈較佳地安裝至第二磁性構件。
-磁阻型致動器經進一步特性化為提供低信雜比且在未將 電流供應至該致動器之該或該等線圈時提供零勁度。
-如所提及，混合型致動器提供使能夠藉由單一功率放大器來控制該致動器之雙向力。
-值得提及之另外益處為低磁滯及實質上恆定電感。後者係特別有益的，此係因為致動器因此被供應線圈之功率放大器感知為實質上恆定負載。混合致動器經進一步特性化為具有實質上線性力相對於電流特性。
為了實現微影裝置中諸如圖案化器件或基板之物件之甚至更準確的力控制(且因此實現其位置控制)，根據本發明之一實施例的致動器可進一步具備量測線圈，量測線圈用於產生表示通過磁性電路之磁通量之量測信號，藉以，量測線圈經配置以實質上圍封通過磁性電路之磁通量。在此方面，參考美國臨時申請案第61/362,887號，其全文係以引用之方式併入本文中。
在此配置中，致動器可進一步包含控制單元，控制單元經配置以接收量測信號且在輸出端子處基於量測信號而提供控制信號，以控制該致動器之線圈之電流的振幅或控制另外致動器之線圈之電流的振幅。
如美國臨時申請案第61/362,887號中更詳細地所描述，較佳地，量測線圈至少部分地配置於使第一磁性構件及第二磁性構件分離之氣隙中。在圖8中，展示圖6a之致動器之細節，其進一步展示量測線圈800之可能位置。在如圖所示之配置中，量測線圈800可為圍繞磁性構件520而部分地纏繞且安裝至該構件之線圈。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便創製多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定創製於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365 奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)，以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
100‧‧‧電磁致動器
110‧‧‧第一磁性構件
120‧‧‧第二磁性構件
130‧‧‧磁性電路
140.1‧‧‧線圈
140.2‧‧‧線圈
150.1‧‧‧支腿
150.2‧‧‧支腿
200‧‧‧混合致動器
210‧‧‧第一磁性構件
220‧‧‧第二磁性構件
230‧‧‧磁性電路
240.1‧‧‧線圈
240.2‧‧‧線圈
260‧‧‧永久磁鐵
270.1‧‧‧磁性電路
270.2‧‧‧磁性電路
280‧‧‧雙向力
290‧‧‧氣隙
300‧‧‧電磁致動器
310‧‧‧第一磁性構件
312‧‧‧第一表面
320‧‧‧第二磁性構件
322‧‧‧第二表面
330‧‧‧磁性電路
340.1‧‧‧線圈
340.2‧‧‧線圈
390‧‧‧氣隙
410‧‧‧第一磁性構件
412‧‧‧第一表面
420‧‧‧第二磁性構件
422‧‧‧第二表面
510‧‧‧第一磁性構件
510.1‧‧‧第一部件/磁性部件
510.2‧‧‧第二部件/磁性部件
512‧‧‧第一表面
520‧‧‧第二磁性構件
530‧‧‧磁性電路
540‧‧‧致動線圈
560‧‧‧永久磁鐵
570.1‧‧‧額外磁通量
570.2‧‧‧額外磁通量
575‧‧‧合成磁通量
590‧‧‧氣隙
610.1‧‧‧第一磁性構件
610.2‧‧‧第一磁性構件
620‧‧‧第二磁性構件
640‧‧‧線圈
660‧‧‧永久磁鐵
700‧‧‧對稱軸線
800‧‧‧量測線圈
900‧‧‧物件台
910‧‧‧致動器
920‧‧‧合成磁通量
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
M1‧‧‧圖案化器件對準標記
M2‧‧‧圖案化器件對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧光罩支撐結構/圖案化器件支撐件
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器件
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器件/第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；圖2示意性地描繪如在此項技術中所知之磁阻型致動器；圖3示意性地描繪如在此項技術中所知之混合型致動器；圖4示意性地描繪根據本發明之一實施例的電磁致動器；圖5示意性地描繪根據本發明之一實施例的供致動器中使用之第一磁性構件及第二磁性構件之一些另外配置；圖6a示意性地描繪根據本發明之一實施例的第一混合電磁致動器；圖6b示意性地描繪根據本發明之一實施例的第一混合電 磁致動器之不同操作模式；圖6c示意性地描繪根據本發明之一實施例的第二混合電磁致動器；圖6d示意性地描繪根據第二實施例之物件台及4個混合致動器的俯視圖；圖7示意性地描繪根據本發明之一實施例的電磁致動器之磁場模擬；及圖8示意性地描繪根據本發明之一實施例的致動器之細節，包括量測線圈。
300‧‧‧電磁致動器
310‧‧‧第一磁性構件
312‧‧‧第一表面
320‧‧‧第二磁性構件
322‧‧‧第二表面
330‧‧‧磁性電路
340.1‧‧‧線圈
340.2‧‧‧線圈
390‧‧‧氣隙

Claims (15)

  1. 一種電磁致動器，其包含：第一磁性構件及第二磁性構件，其係相對於彼此而可位移且經配置以提供一磁性電路；及一線圈，其經組態以在使用時接收電流以產生通過該磁性電路之一磁通量，藉此在一第一方向上於該第一磁性構件與該第二磁性構件之間產生一力，該磁通量在使用時通過該第一磁性構件之一第一表面及該第二磁性構件之一第二表面而在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間轉移，該第一表面及該第二表面係藉由一氣隙分離，其中該第一表面及該第二表面係相對於彼此而配置，使得該第一表面之一外部尺寸在實質上垂直於該第一方向之一第二方向上延伸超出該第二表面之一外部尺寸，且其中，在使用時，在該第一方向上該第二表面至該第一表面上之一投影針對在該致動器之一操作範圍內該第一磁性構件相對於該第二磁性構件之每一位置保持於該第一表面之一外部輪廓內。
  2. 如請求項1之電磁致動器，其中該線圈係圍繞該第二磁性構件之一支腿而纏繞。
  3. 如請求項1之電磁致動器，其中該第二表面具有n乘m之一外部面積，且該第一表面至少具有一(n+δ)乘(m+δ)外部面積，δ為在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間的標稱氣隙長度。
  4. 如請求項1之電磁致動器，其進一步包含一永久磁鐵，該永久磁鐵經配置以提供通過該磁性電路之一額外磁通量。
  5. 如請求項4之電磁致動器，其中該永久磁鐵為該第二磁性構件之部件。
  6. 如請求項4之電磁致動器，其中該額外磁通量經配置以在實質上平行於該第一方向之一方向上穿越使該第一磁性構件與該第二磁性構件分離之該氣隙。
  7. 如請求項4之電磁致動器，其中該第一磁性構件包含一第一部件及一第二部件，該第二磁性構件配置於該第一部件與該第二部件之間。
  8. 如請求項1之電磁致動器，其中該致動器圍繞實質上平行於該第一方向之一軸線旋轉地對稱。
  9. 如請求項1之電磁致動器，其中該第一表面及該第二表面係相對於彼此而配置，使得該第一表面之一外部尺寸在實質上垂直於該第一方向及該第二方向之一第三方向上延伸超出該第二表面之一外部尺寸。
  10. 如請求項1之電磁致動器，其進一步包含一量測線圈，該量測線圈經組態以產生表示通過該磁性電路之該磁通量之一量測信號，其中該量測線圈經配置以實質上圍封通過該磁性電路之該磁通量。
  11. 一種電磁致動器，其包含：第一磁性構件及第二磁性構件，其係相對於彼此而可位移且經配置以提供一磁性電路； 一線圈，其經組態以在使用時接收一電流以產生通過該磁性電路之一磁通量，藉此在一第一方向上在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間產生一力，該磁通量在使用時通過該第一磁性構件之一第一表面及該第二磁性構件之一第二表面而在該第一磁性構件與該第二磁性構件之間轉移，該第一表面及該第二表面係藉由一氣隙分離；及一永久磁鐵，其經配置以提供通過該磁性電路之一額外磁通量，其中該額外磁通量經配置以在實質上平行於該第一方向之一方向上穿越使該第一磁性構件與該第二磁性構件分離之該氣隙。
  12. 一種經組態以定位一物件之台座裝置，該台座裝置包含：一台，其經組態以固持該物件；及如請求項1之一或多個電磁致動器，其用以定位該台，其中該一或多個電磁致動器之該等第一磁性構件安裝至該台。
  13. 一種微影裝置，其包含：一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影 至該基板之一目標部分上；及如請求項1之一電磁致動器，其經組態以定位該支撐件或該基板台。
  14. 一種經配置以將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上之壓印微影裝置，該裝置包含如請求項1之一或多個電磁致動器。
  15. 一種器件製造方法，其包含：將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上；及在該轉印之前使用如請求項1之一或多個電磁致動器來定位該圖案化器件或該基板。
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